vhost：一种 virtio 高性能的后端驱动实现

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什么是 vhost

vhost 是 virtio 的一种后端实现方案，在 virtio 简介中，咱们已经提到 virtio 是一种半虚拟化的实现方案，须要虚拟机端和主机端都提供驱动才能完成通讯，一般，virtio 主机端的驱动是实如今用户空间的 qemu 中，而 vhost 是实如今内核中，是内核的一个模块 vhost-net.ko。为何要实如今内核中，有什么好处呢，请接着往下看。

为何要用 vhost

在 virtio 的机制中，guest 与 用户空间的 Hypervisor 通讯，会形成屡次的数据拷贝和 CPU 特权级的上下文切换。例如 guest 发包给外部网络，首先，guest 须要切换到 host kernel，而后 host kernel 会切换到 qemu 来处理 guest 的请求， Hypervisor 经过系统调用将数据包发送到外部网络后，会切换回 host kernel ， 最后再切换回 guest。这样漫长的路径无疑会带来性能上的损失。

vhost 正是在这样的背景下提出的一种改善方案，它是位于 host kernel 的一个模块，用于和 guest 直接通讯，数据交换直接在 guest 和 host kernel 之间经过 virtqueue 来进行，qemu 不参与通讯，但也没有彻底退出舞台，它还要负责一些控制层面的事情，好比和 KVM 之间的控制指令的下发等。

vhost 的数据流程

下图左半部分是 vhost 负责将数据发往外部网络的过程， 右半部分是 vhost 大概的数据交互流程图。其中，qemu 仍是须要负责 virtio 设备的适配模拟，负责用户空间某些管理控制事件的处理，而 vhost 实现较为纯净，以一个独立的模块完成 guest 和 host kernel 的数据交换过程。

vhost 与 virtio 前端的通讯主要采用一种事件驱动 eventfd 的机制来实现，guest 通知 vhost 的事件要借助 kvm.ko 模块来完成，vhost 初始化期间，会启动一个工做线程 work 来监听 eventfd，一旦 guest 发出对 vhost 的 kick event，kvm.ko 触发 ioeventfd 通知到 vhost，vhost 经过 virtqueue 的 avail ring 获取数据，并设置 used ring。一样，从 vhost 工做线程向 guest 通讯时，也采用一样的机制，只不过这种状况发的是一个回调的 call envent，kvm.ko 触发 irqfd 通知 guest。

总结

vhost 与 kvm 的事件通讯经过 eventfd 机制来实现，主要包括两个方向的 event，一个是 guest 到 vhost 方向的 kick event，经过 ioeventfd 实现；另外一个是 vhost 到 guest 方向的 call event，经过 irqfd 实现。

代码分析整个通讯的流程：
http://royluo.org/2014/08/22/vhost/

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